중국의 석탄 활용 분야에 곧 수많은 ‘노벨상’이 등장할 것입니다!
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"인류가 상압 증류와 촉매 분해와 같은 온화한 방법을 통해 대분자인 석유를 소분자인 경질유로 전환시킨 뒤, 이를 더욱 정밀하게 가공하여 올레핀, 방향족 화합물, 나프타류, 알코올 등 수천 가지의 화학물질을 생산할 수 있다면, 그 생성 과정과 원소 구성이 유사한 석탄도 이론적으로는 온화한 방법을 통해 처리하고 변환시킬 수 있을 것이다. 안타깝게도 현재 산소를 이용한 연소나 화학적 처리 방식 모두, 석탄의 분자 결합을 매우 강력하고 거친 방식으로 끊어내어 소분자인 일산화탄소, 수소, 이산화탄소를 생성합니다. 그 결과 석탄을 변환하는 과정에서 에너지와 물이 많이 소모되며, 대량의 이산화탄소와 폐수가 배출되어 다양한 환경 문제가 발생합니다.제 팀의 다음 연구 방향은, 석탄을 태우거나 산소를 첨가하지 않고도 석탄의 대분자 구조를 부드러운 방식으로 열어서, 마치 석유처럼 그것을 직접 석유 제품과 화학물질로 전환시킬 수 있는 특수한 촉매를 개발하는 것입니다.세상에 어려운 일은 없다, 오르려는 마음만 있으면 된다." 고급 인터뷰 | 중국과학원 원사 바오신허: 미래에는 반드시 석유를 정제하는 것처럼 석탄도 가공될 것이다 (3) 북극성 전력망 뉴스센터 출처: 석탄화학공정망 작성자: 천지준 2016/5/26 9:02:26 기고하기 속한 채널: 화력발전 키워드: 석탄화학공정, 석탄으로 만든 천연가스, 석탄으로 만든 석유 전력 판매 교육 – 전력 판매 정책 해석 및 전력 시장 분석 (화북전력대학교·북극성 전력망 전력 판매 특별 교육 과정) 1990년대 중반, 중국과학원 다롄화학물리연구소의 연구진들은 산소를 사용하지 않고 메탄을 변환하는 “무산소 활성화”라는 개념을 제안했습니다.1995년, 저와 제 팀은 ‘무산소 활성화’ 연구에 착수했습니다.“나노제한 촉매”라는 새로운 개념을 바탕으로, 제 팀은 창의적으로 황화물 격자에 의해 제한된 단일 중심 철 촉매를 설계했습니다. 이를 통해 산소가 없는 조건에서 메탄을 선택적으로 활성화시켜, 에틸렌, 방향족 화합물, 수소와 같은 고부가가치 화학물질을 한 단계로 효율적으로 생산할 수 있는 새로운 방법을 개발했습니다. 이것이 바로 산소가 없는 상태에서 메탄을 이용해 올레핀과 방향족 화합물을 생산하는 기술입니다. 2014년 5월 9일, 이 연구 성과가 미국의 《사이언스》 저널에 게재되자마자 업계에서 큰 관심을 불러일으켰습니다.미국 캘리포니아대학교 버클리캠퍼스의 알렉시스 벨 교수는 이 연구 성과가 메탄의 직접 전환 연구를 또 한 번 크게 발전시켰으며, 향후 산업계의 주목을 받는 분야가 될 수 있을 것이라고 평가했습니다. 2015년 말, 우리의 메탄을 이용한 무산소 단일 단계로 올레핀, 방향족 화합물 및 수소를 생산하는 기술은 100시간에 걸친 실험을 통해 그 효과가 입증되었습니다. 또한 촉매의 안정성도 확인되었으며, 중국, 미국, 일본, 유럽, 중동 등 여러 지역에 특허를 출원했습니다. 올해 설 전후에 우리는 촉매의 1000시간 수명 평가 시험을 또다시 완료했습니다.2016년 3월 22일, 중국과학원 다롄화학물질연구소는 중국석유공사 및 사우디아라비아의 기초산업공사와 함께 메탄을 이용해 올레핀, 방향족 화합물, 수소를 생산하는 기술의 중간 규모 실험, 공정 최적화, 그리고 산업화를 위한 실증 프로젝트에 관한 협력 양해각서에 서명했습니다. 세 기관은 협력하여 이 새로운 기술의 산업화를 추진해 나갈 계획입니다. 기자: 생각지도 못했습니다. 당신과 당신의 팀이 조용히 활동하면서도 이렇게 큰 성과를 거두셨다니요.여러분이 내놓은 이 두 가지 성과는 모두 산업 혁명을 일으킬 수 있습니다.당신과 당신의 팀의 다음 단계 계획이 무엇인지 궁금합니다. 바오신허: 이것도 선배들의 많은 노력을 바탕으로 이루어진 약간의 진전일 뿐입니다.앞으로 몇 년간 우리는 촉매에 대한 기초 연구를 지속하는 것 외에도, 합성가스를 이용한 올레핀 생산, 메탄의 무산소적 활용을 통한 올레핀 생산, 방향족 화합물 및 수소 생산과 같은 기존의 기술 성과들을 산업화하는 데에도 힘을 쏟아, 우리의 연구 성과들이 조기에 산업화될 수 있도록 할 것입니다.동시에, 우리는 석탄을 온화하게 분해하여 액체 제품과 탄화수소 제품을 생산하는 데 관한 이론적 연구를 적극적으로 진행할 것입니다.우리의 목표는 미래에 석유를 가공하는 것처럼 석탄도 액체 연료나 올레핀과 같은 고부가가치 제품으로 가공할 수 있게 하는 것입니다. 기자: 석유를 가공하는 것처럼 석탄도 가공하는 건가요? 정말 가능한가요? 포신허: 우리는 가능하다고 믿습니다.석탄과 석유는 주로 탄화수소 원소로 구성되어 있으며, 모두 미생물의 작용에 의해 오랜 시간에 걸쳐 퇴적되면서 형성된 탄화수소 물질입니다. 그 특성상 많은 유사점이 있습니다. 인류가 상압 증류와 촉매 분해와 같은 온화한 방법을 통해 대분자인 석유를 소분자인 경질유로 전환시킨 뒤, 이를 더욱 정밀하게 가공하여 올레핀, 방향족 화합물, 나프타류, 알코올 등 수천 가지의 화학물질을 생산할 수 있다면, 그 생성 과정과 원소 구성이 유사한 석탄도 이론적으로는 온화한 방법을 통해 처리하고 변환시킬 수 있을 것이다. 안타깝게도 현재 산소를 이용한 연소나 화학적 처리 방식 모두, 석탄의 분자 결합을 매우 강력하고 거친 방식으로 끊어내어 소분자인 일산화탄소, 수소, 이산화탄소를 생성합니다. 그 결과 석탄을 변환하는 과정에서 에너지와 물이 많이 소모되며, 대량의 이산화탄소와 폐수가 배출되어 다양한 환경 문제가 발생합니다.제 팀의 다음 연구 방향은, 석탄을 태우거나 산소를 첨가하지 않고도 석탄의 대분자 구조를 부드러운 방식으로 열어서, 마치 석유처럼 그것을 직접 석유 제품과 화학물질로 전환시킬 수 있는 특수한 촉매를 개발하는 것입니다.세상에 어려운 일은 없다, 오르려는 마음만 있으면 된다. 현재 우리는 이 분야에서 일정한 연구 성과를 거두고 있습니다. 시간이 지나면 이 목표가 반드시 실현될 것이라 믿습니다! 그때가 되면, 고에너지 소비, 고수자원 소비, 고배출, 고오염 문제를 안고 있는 석탄 변환 공정은 진정한 청정 생산 공정이 될 것입니다. 이러한 공정은 석유화학, 천연가스화학, 바이오매스화학 산업과도 효과적으로 연계될 수 있으며, 경제성, 환경 보호, 에너지 절약 및 오염 감소와 같은 다양한 분야에서 공정한 경쟁을 할 수 있게 될 것입니다.그때가 되면 석탄은 더 이상 고탄소 에너지의 대명사가 아니라, 매우 귀중하고 청정한 탄소 자원이 될 것입니다.이것도 우리의 ‘중국의 꿈’이라고 할 수 있겠죠. 기자: 인터뷰에 응해 주셔서 감사합니다! 합성가스를 이용한 올레핀 생산 기술이 조속히 산업화될 수 있기를 바랍니다. 또한 귀하의 팀이 석탄을 보다 효율적으로 전환할 수 있는 새로운 기술을 조속히 개발해 주시기를 기대합니다!바오신허: 저희는 최선을 다할 것입니다!
(바오신허는 1959년 8월 장쑤성 양중시에서 태어났습니다. 중국과학원 원사이자 복단대학교의 부총장입니다. 1987년에 복단대학교에서 박사학위를 받았으며, 1989년부터 1995년까지 독일 마프 연구소에서 방문학자로 재직했습니다. 1995년에 귀국하여 중국과학원 다롄화학물리연구소 소장, 중국과학기술대학교 화학물리학과 학과장, 중국과학원 선양분원 원장 등을 역임했습니다. 또한 ‘973’ 중점기초연구개발계획의 천연가스 및 석탄가스의 효율적 활용을 위한 촉매 기반 프로젝트의 수석 과학자, 국제천연가스전환위원회 이사, 제4차 ‘973’ 중점기초연구개발계획의 전문가 자문위원회 위원, 중국과학원-독일 마프 협회의 나노촉매 연구그룹의 중국 측 리더, 중국과학원-BP의 미래형 청정에너지 프로젝트의 수석 실행관 등을 맡았습니다. 그는 여러 상을 수상했으며, 메탄을 무산소 상태에서 선택적으로 활성화시켜 에틸렌, 방향족 화합물, 수소를 효율적으로 생산하는 기술이나, 합성가스를 이용해 올레핀을 생산하는 기술 등 세계 화학 및 산업계에 큰 반향을 일으킨 선진 기술들을 개발해냈습니다.))
최근 보도, ‘순환 없는 메탄화 신공법’, 신무그룹 화푸 신기술.
석탄 활용은 수백 년의 역사를 가지고 있으며, 연소, 코크스화, 가스화, 액화 등이 석탄 변환의 주요 공정이 되었습니다.각 공정에는 다양한 기술 방법과 과학 이론이 포함되어 있습니다.예를 들어 화력발전의 경우, 석탄의 선별부터 연소로의 선택, 열교환 구조와 열교환 재료, 가압 증기에서 초초임계 상태까지, 연도가스의 직접 배출에서 탈황·탈질에 이르기까지, 물론 발전 시스템의 기술 발전도 없어서는 안 됩니다.이 모든 것은 소위 “야만적인” 석탄 사용을 기반으로 합니다. 석탄 가스화는 전 세계적으로 석탄화학 산업의 ‘선두주자’로 자리 잡고 있습니다.기류층은 지금까지 인류가 ‘석탄을 이용한 합성가스 생산’ 분야에서 달성한 최고의 기술입니다. 플라즈마 가스화 기술이라는 것도 존재하지만, 인류의 기술 발전을 다른 측면에서 생각해보면, 고온에 견딜 수 있는 재료 문제, 에너지 소비 문제, 미세분말 문제 등과 같은 여러 공학적 문제들을 해결하기 위해서는 더욱 발전된 기술이 필요합니다. 따라서 이는 체계적인 업그레이드가 필요한 분야입니다.길은 험난하지만, 여전히 탐험가들이 이곳에서 석탄 분야를 “야만적으로” 개척하며 쉬지 않고 있다. 석탄 직접 액화는 소위 온화한 방식으로 브리지 결합을 열고, 활성화된 수소를 첨가하여 연료유 범위의 유기 분자를 얻는 과정입니다.그중 유기 분자의 종류는 수천 가지에 달해, 고생하는 유기 합성가들의 탐욕을 자극합니다!하지만 분리 문제가 모두의 앞에 가로놓여 있어, 과연 몇 명이나 자신의 팀이 그 문제를 해결하고 있다고 대중 앞에서 큰소리로 선언할 수 있을까.사실 사람들은 여기에 담긴 소식을 듣고 싶어 하지 않아요. 저렴한 석탄 타르에는 셀 수 없이 많은 유기 분자들이 있거든요! 사실, 석탄의 직접 액화란 “석유 정제 방식”을 이용해 석탄을 가공하는 것입니다. 이 관점에서 보면, 이미 누군가가 온화한 방법으로 석탄을 직접 석유로 전환시키고 있다는 것을 금방 이해할 수 있습니다!화학물질의 경우, 앞서 언급했듯이 자신의 팀이 분리하는 능력에 달려 있습니다. 한 가지 더 말해두자면, 신화 석탄제유 시범공장의 성과는 괜찮지만, 기술 발전의 관건은 촉매에 있지 않습니다. 사실 이 분야의 촉매는 전 세계적으로 이미 수없이 연구되어 왔습니다.
라오바오는 공학적인 접근법으로 이 나라를 다스리려면 아직 시간이 필요하다고 말했어.석탄의 직접 액화는 온화한 방법이 아니라, 고온 고압의 가혹한 방법입니다.또한, 유기합성에는 그만의 독특하고 놀라운 점이 있습니다. 석탄타르에는 수천 가지의 화학물질이 있지만, 유기합성 앞에서는 그저 미미한 존재에 불과합니다.
반응 온도 측면에서 보면, 석탄 직접 액화 공정은 온화한 온도 범위에서 이루어지지만, 고압 수소화 과정 때문에 공정 조건이 급격히 까다로워집니다. 물론, 실험실에는 더 온화한 조건에서 작업할 수 있는 용매 추출법이 있습니다. 비록 용출률은 그리 높지 않지만, 연구 수단으로서 일부 구조 정보를 제공해 줄 수 있습니다. 하지만 이 방법을 산업 생산에 활용할 수 있을지는 경제적 효율성과 환경 보호 수준에 달려 있습니다. 우리는 실험실에서 다양한 방법을 사용하여 특정 실험 목적을 달성할 수 있습니다. 하지만 실험실과 산업 현장 사이에는 때로는 어느 정도의 연관성이 있기도 하지만, 때로는 엄청난 차이가 존재하기도 합니다. 대담한 상상에는 헛된 생각도 포함될 수 있지만, 탄탄한 기반 위의 대담한 상상만이 가치가 있으며, 그 후 세심하게 검증할 때 비로소 성공 가능성이 보장된다.
물론, 가혹하다거나 온화하다는 것은 상대적인 개념입니다. 일부 사람들은 가스화나 석탄 연소가 매우 격렬하고 야만적인 석탄 사용 방식이라고 생각합니다. 이러한 과정에서의 온도는 800~1700℃ 범위에 달하는데, 이와 비교하면 직접 액화 방식은 훨씬 온화합니다. 석유 정제 산업에서는 수소화 과정의 온도가 일반적으로 430℃ 미만이며, FCC는 460~500℃ 사이입니다. 지연 촉매 화학 처리도 이 범위에 속하고, 증기 분해의 경우는 800℃ 전후입니다. 여기는 석탄 산업과 비교해보면 알기 쉬우며, 의미는 모두가 이해할 것입니다.
이 게시글은 마지막으로 twinkler가 2016-6-1 22:10에 수정했습니다. 건조 석탄 화학 공정이라면, 정직하게 사업을 해야 합니다. 부정행위는 하지 마세요；만약 공장에서 생산을 하는 경우라면, 반드시 여러 부의 약속서를 작성해야 합니다. 집에 한 부, 회사에 한 부, 지역사회에 한 부, 경찰서에 한 부씩 남겨두어야 해요. 그렇지 않으면 설명하기 어려워집니다.꼭 명확하게 써야 합니다. 건탄화학공업은 생활을 위한 것이며, 혹시 자신에게 무슨 일이 생긴다 해도 절대로 고의로 자살하거나 회사의 안전 관리 규정을 무시하지는 않을 것입니다.그렇지 않으면 전화를 끊은 후에, 죽은 사람이 규칙을 어겼다고 말하는 사람들이 있을 거예요. 왜냐하면 죽은 사람은 말을 할 수 없으니까요.